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"सीज़ ऑफ़ ओएसिस" दुनिया का सबसे बड़ा क्रूज जहाज है, जिसमें 100,000 टन का द्रव्यमान है, फिर भी यह तैरता है। शिप डिजाइनर आर्किमिडीज सिद्धांत का उपयोग करते हैं जो बताता है कि नाव के लिए तैरने के लिए अपने स्वयं के वजन से अधिक पानी की समान मात्रा को विस्थापित करना होगा। इस जटिल अवधारणा को दिलचस्प प्रदर्शनों और प्रयोगों के माध्यम से छात्रों के लिए अधिक सुलभ बनाया गया है जैसे नीचे वर्णित हैं।
यह सब कब प्रारंभ हुआ
प्राचीन ग्रीस में, राजा हिरेओ II ने एक स्थानीय सुनार द्वारा बनाया जाने वाला मुकुट बनाया था। उन्हें संदेह था कि यह शुद्ध सोना था, इसलिए उन्होंने दार्शनिक-वैज्ञानिक आर्किमिडीज को यह पता लगाने का काम दिया। आर्किमिडीज़ ने एक गर्म स्नान में कदम रखा और पानी में छलकते पानी को देखा क्योंकि वह टब में डूब गया और पानी के विस्थापित होने का एहसास उसके शरीर के आयतन के बराबर था। "यूरेका!" उन्होंने कहा कि जब उन्होंने निर्धारित किया कि वे विस्थापन की इस तकनीक का उपयोग ताज की मात्रा और घनत्व की गणना के लिए कर सकते हैं। उनके परीक्षण ने साबित किया कि मुकुट का घनत्व सोने से कम था, इस प्रकार मुकुट शुद्ध सोना नहीं था।
बॉल वर्सस हल
यह पूछे जाने पर कि एल्यूमीनियम सिलेंडर क्यों डूबता है, एक छात्र गलत जवाब दे सकता है, "क्योंकि यह अधिक वजन का होता है।" छात्रों को 5-इंच-दर-5-इंच एल्यूमीनियम पन्नी के दो टुकड़े दें। दोनों का द्रव्यमान ज्ञात कीजिए। छात्रों को एक तंग बॉल में पन्नी के एक वर्ग को कुरेदने के लिए कहें, इसे पानी में छोड़ दें और इसे सिंक देखें। दूसरे वर्ग के साथ प्रयोग करें जब तक आपको एल्यूमीनियम फ्लोट बनाने का एक तरीका न मिल जाए। जब एल्यूमीनियम को नाव की तरह आकार दिया जाता है तो वह तैरता है क्योंकि वॉल्यूम बहुत बढ़ जाता है जबकि द्रव्यमान समान रहता है। नाव का पतवार हवा से भरा होता है, जिससे महत्वपूर्ण भार को जोड़े बिना मात्रा बढ़ जाती है। यदि नाव उस जल को विस्थापित करने से कम है, तो नाव तैर जाएगी। एक खोखले पतवार के साथ, नाव गेंद की तुलना में अधिक पानी को विस्थापित करेगी।
हीलियम बैलून हॉवर करना
••• कॉम्स्टॉक / स्टॉकबाइट / गेटी इमेजगुरुत्वाकर्षण का बल किसी तरल पदार्थ के माध्यम से इसे नीचे खींचने के लिए वस्तु के द्रव्यमान पर निर्भर करता है। जैसे-जैसे ऑब्जेक्ट डूबने लगता है, वैसे-वैसे फोर्स बल ऑब्जेक्ट को पुश करने का काम करता है। यदि गुरुत्वाकर्षण बल बोयंट बल से अधिक है, तो वस्तु डूब जाएगी। हीलियम गुब्बारे हवा में तैरते हैं क्योंकि वे जिस हवा का विस्थापन करते हैं वह हीलियम और गुब्बारे के द्रव्यमान से अधिक होता है। एक रिबन को एक हीलियम गुब्बारे से बाँधें और यह तैरता रहेगा क्योंकि बोयेंट बल गुरुत्वाकर्षण बल से अधिक होता है। वजन बढ़ाकर गुरुत्वाकर्षण बल बढ़ाएं। रिबन से प्रेट्ज़ेल बाँधें, जब तक गुब्बारा डूब नहीं जाता तब तक वजन बढ़ जाता है। अब प्रेट्ज़ेल के छोटे टुकड़ों को तब तक कुतरें जब तक कि गुब्बारा धीरे-धीरे उठने न लगे। यदि आप गुब्बारे को "मंडराने" के लिए प्राप्त कर सकते हैं, तो गुरुत्वाकर्षण बल बोयेंट बल के बराबर है।
फ्लोटिंग ग्रेप
आर्किमिडीज के प्रिंसिपल का उपयोग करते हुए, छात्र यह निर्धारित कर सकते हैं कि कोई वस्तु अलग-अलग तरल पदार्थों में डूबेगी या तैरने लगेगी। गर्म पानी के साथ एक स्पष्ट गिलास तैयार करें। एक अंगूर जोड़ें और यह डूब जाएगा। ग्लास में नमक डालें और अंगूर तैरने लगे। आर्किमिडीज प्रिंसिपल को याद रखें: यदि किसी वस्तु का द्रव में अपने आयतन से अधिक वजन है, तो वह डूब जाएगी। पानी में नमक मिलाने पर प्रति यूनिट आयतन में वृद्धि होगी जब तक कि यह अंगूर के बराबर या अधिक घनी न हो जाए। इस समय अंगूर तैरने लगेगा।